天然電場選頻法在湖南某銅鋅多金屬礦巷道中的試驗效果討論

王 紅，張葉鵬，陳卓超，楊天春

（1.湖南省有色地質勘查局二四七隊，湖南 長沙 410129；2.湖南科技大學資源環境與安全工程學院，湖南 湘潭 411201）

20世紀80年代國內學者提出了天然電場選頻法，20世紀90年代左右設計并制造出第一臺微機天然電場選頻儀。韓榮波[1]，王齊仁[2]從磁流體和天然交變電場的動態信息的角度對異常成因進行了研究；楊天春[3]從麥克斯韋方程組出發，通過模擬計算分析異常成因；楊天春對該方法的場源進行了系統研究，并提出了定量解釋是后期該方法的研究方向。趙亞杰[4]通過工程實踐總結了該方法的實用性和有效性。

該方法應用領域甚為廣泛，早期主要用于金屬礦地表勘查、后期主要用于水資源勘查，工程勘察等方面。優點是儀器輕便、野外施工效率高，抗干擾能力強。本次試驗是在湖南某銅鋅多金屬礦巷道內開展，試驗目的是巷道側壁區分礦與非礦，嘗試判斷礦體傾向及延伸情況。

1 試驗區地質概況與試驗過程

試驗區在大地構造單元上位于揚子地臺和華夏褶皺系的過渡部位，瀏陽—衡東新華廈系斷褶帶與安化—瀏陽東西向構造帶復合部位。礦區主要出露地層為元古界冷家溪群（Ptln），巖性為千枚狀板巖、絹云母板巖、絹云母千枚巖、石英絹云母千枚巖等；震旦系下統蓮沱組（Z1l），巖性由變質石英砂巖、千枚狀砂質板巖、板巖等；石炭系下統大塘階（C1d），巖性為灰白色（石英）砂礫巖、礫巖；石炭系中上統壺天群（C2+3ht），由泥晶灰巖、中～粗晶白云巖組成。第四系（Q），巖性以殘坡積粘土層為主。

礦區東西向構造形跡明顯，主要由永和—橫山向斜和橫（山）—古（港）斷層等組成，是在早期東西向構造基礎上經改造、疊加而形成的，控制了該礦床的產出。

礦區巖漿巖出露面積相對較大，為燕山早期中酸性淺成或超淺成侵入體，呈巖株、巖蓋、巖脈或巖枝狀產出，為石英斑巖。

圍巖蝕變類型有：黃鐵礦化、硅化、絹云母化、矽卡巖化、碳酸鹽化及鐵錳碳酸鹽化、高嶺土化。其中，黃鐵礦化、硅化和絹云母化是礦區內最常見的熱液蝕變類型，在各種圍巖中都有發育，經常相伴出現，統稱黃鐵絹英巖化。

礦床的形成過程為燕山早期構造運動期間，來源于上地幔或下地幔含有多種金屬元素的巖漿向淺部上升，并混熔了部分地殼物質，定位于東西向構造和新華夏構造復合部位，受復活的東西向斷裂構造控制。早期巖漿呈酸—弱酸性，到了中期，熱液不斷從母巖中分泌出來，并向中性、偏堿性轉化，隨著含礦熱液溫度的降低，硫化物大量結晶儲存于石炭系壺天群灰巖與震旦系蓮沱組板巖之間的斷層破碎帶或早期成巖的石英斑巖裂隙中。故該礦床成因類型屬中高溫巖漿熱液充填交代型礦床。

試驗在-65中段（穿脈）巷道側壁，覆蓋了圍巖和礦體。測方法采用平移法，即電極M、N保持固定的間距2m沿測線移動，測量點距為1m；測量兩電極之間的電位差，并以M、N的中點O作為記錄點，測量總長度24m，示意圖見圖1所示。試驗采用的儀器為普奇地質儀器廠研制的S300型天然電場選頻儀。

圖1 施工現場示意圖

2 試驗結果分析

由圖2顯示，不同頻率電位異常曲線總體呈“三高夾兩低”特征展布，1號～8號點為高電位異常，對應地質為破碎帶；9號～12號點為低電位異常，對應鉛鋅礦體；13號～15號點為中高電位異常，對應含礦破碎帶；16號～17號點為低電位異常，對應鉛鋅礦體；18號～21號點為中低電位異常，對應含礦破碎帶；22號～24號點為低電位異常，對應鉛鋅礦體。

圖2 綜合曲線異常圖

圖3 綜合剖面異常圖

剖面異常圖3顯示1號～10號點為高電位特征，對應破碎帶，11號～13號點存在穩定低電位帶，對應鉛鋅礦體；13號～16號點為高電位異常，對應含礦破碎帶，推斷含礦較少；16號～24號點為低電位異常，對應鉛鋅礦體與含礦破碎帶；綜合以上分析表明，破碎帶具有高電位異常特征，鉛鋅礦體具有低電位異常特征，地質17號～20號點含礦破碎帶的含礦量大于13號～15號點含礦破碎帶的含礦量，礦體傾向難以判定。

鑒于此，對原始數據進行歸一化處理，利用剖面前8個點即不含礦破碎帶部位的數據歸一化，利用各個頻率按“所有點的平均值”歸一化，處理結果顯示，8號～13號點鉛鋅礦體在埋深40m～90m處具有明顯的南傾趨勢，其他礦帶近于直立。

3 結論

試驗結果表明天然電場選頻法在巷道內可實現“上下左右”多方位勘探，對坑道周邊的盲礦體平面定位效果明顯，施工簡便、快速，是在巷道內查找“漏礦”快捷、有效手段，但在判斷礦體傾向方面還有待于進一步深入研究。